用于三维血管化器官芯片应用的多层微流控平台

《Bio-Design and Manufacturing》：Multilayered microfluidic platform for three-dimensional vascularized organ-on-a-chip applications

微流控器官芯片平台通过多孔膜和毛细作用实现三维血管化微组织建模，可精准模拟血管生成、肿瘤血管形成及药物响应过程，为癌症研究提供新策略，并支持多器官高通量药物筛选。

　　

摘要

血管网络对各种组织的发育和代谢过程至关重要，同时作为一个全身性的循环系统，它还连接着体内的各个器官。在这项研究中，我们描述了一种多层微流控器官芯片平台，该平台旨在重现多种三维（3D）血管化微组织模型，以用于生物学应用。该平台利用多孔膜作为物理屏障，并利用毛细作用实现水凝胶的自动填充。其较高的流动阻力降低了凝胶渗入介质通道的风险，同时有助于物质的输送，从而产生广泛的组织间流动和生化因子浓度梯度。研究表明，该平台可以准确模拟用于血管生成、血管新生和血管化肿瘤建模的三维微环境。我们还研究了芯片上多种微环境调节因素在血管形成中的关键作用。此外，我们再现了肿瘤血管生成的过程，包括原发性实体肿瘤的特征以及抗肿瘤药物在血管生成前后对肿瘤生长和肿瘤血管系统的抑制作用。因此，我们的多层微流控平台对于探索多种血管机制以及构建能够密切模拟体内生理条件的特定微组织具有价值，为癌症研究提供了新的策略。此外，多层结构提高了设计的灵活性和可扩展性，为高通量药物筛选的多器官互联平台奠定了基础。

血管网络对各种组织的发育和代谢过程至关重要，同时作为一个全身性的循环系统，它还连接着体内的各个器官。在这项研究中，我们描述了一种多层微流控器官芯片平台，该平台旨在重现多种三维（3D）血管化微组织模型，以用于生物学应用。该平台利用多孔膜作为物理屏障，并利用毛细作用实现水凝胶的自动填充。其较高的流动阻力降低了凝胶渗入介质通道的风险，同时有助于物质的输送，从而产生广泛的组织间流动和生化因子浓度梯度。研究表明，该平台可以准确模拟用于血管生成、血管新生和血管化肿瘤建模的三维微环境。我们还研究了芯片上多种微环境调节因素在血管形成中的关键作用。此外，我们再现了肿瘤血管生成的过程，包括原发性实体肿瘤的特征以及抗肿瘤药物在血管生成前后对肿瘤生长和肿瘤血管系统的抑制作用。因此，我们的多层微流控平台对于探索多种血管机制以及构建能够密切模拟体内生理条件的特定微组织具有价值，为癌症研究提供了新的策略。此外，多层结构提高了设计的灵活性和可扩展性，为高通量药物筛选的多器官互联平台奠定了基础。